jean-claude asselborn computarium 26 octobre 2010 konrad zuse et l'invention de...

Jean-Claude Asselborn

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Konrad ZUSE et l'invention de l'ordinateur 1


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Konrad ZUSE et l’invention de

l’ordinateur

22. Juin 1910 - 18. Décembre 1995


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1984


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Meccano-boy[K

Z,

p.8]

[KZ

, p.17]


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structure de l’exposé (1)

introductionintroduction

les machines de Zuseles machines de Zuse

Zuse KGZuse KG

1

2

3

conclusionconclusion4

introductionintroductionpremières idées


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créativité

j‘étais trop paresseuxpour faire de longs

calculsZuse en 1989

solution:essayer

d‘automatiser les calculs


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formulaires de calcul

a 2

bb 2

a c

d

e

e [ ( 2a + b) c + (a + 2b) d ]

horizontal : *

vertical : +

Rechenplan Plankalkül

a b

* *

+ +

* *

2 2

b a

c d

+

e

*

résultat


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affichage

abcde2

mé

moi

re

unité arithmétique

automatisation des calculs

équipementd‘entrée

clavier

a b

* *

+ +

* *

2 2

b a

c d

+

e

*unité decommande

instructions

données


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Gottfried Wilhelm Leibniz

représentation des nombres

décimal

lettre du 15 Mars 1679

De Progressione Dyadica

trop complexe !

binaireou ?

1694


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lettre du 15 mars 1679


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mécanisme de commutation

principe de base

0 1

invention

barre verticale

tôle fixe

tôles mobiles


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exemple: unité de mémoire

1

1

1

0

0

1

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1

1

0

1

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0

0

0

0

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0

0

0

0

0

0

mot 1 mot 2 mot 3 mot 4 mot 5 mot 6


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écriture d’un mot

1

1

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0

0

1

1

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1

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1

1

0

1

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0

0

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0

1

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0

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1

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0

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représentation de nombres

entier notation scientifique

problème :il faut travailler sur

des nombres très petitsmais aussi sur

des nombres très grands

3 512 336,25 = 3,512 336 25 * 10 6

un seul chiffre

devant la virgule

une puissance positive ou

négative de 10

avantage:On peut négliger les décimales les moins importantes

3 512 336,25 = 3,512 336 25 * 10 6 3,5 * 10 6 = 3,5 E+6


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notation scientifique en binaire

0,0001 1000 1001 1001 1001 1001 1001.....= 1,1000 1001 1001 1001 1001 1001..... * 2 -4

significande

exposant

invention

notationsemi-

logarithmiquenormalisée

0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0

significande14 bits

exposant7 bits

[-64 ; + 63]

S

[Knuth]


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unité arithmetique

régistresexposant

unité arithmetiquepour exposants

régistressignificande

unité arithmétiquepour significandes

unité arithmetique

bus exposants bus significandes

invention


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invention

composants logiques

output

01

input

0

1

exemple:

négation(simplifié)

exec0

1

01

autres composants logiques :AND, OR, XOR

comment réaliser des opérations

logiques par des moyens

mécaniques ?


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1936 : demande de brevet

brevet refusé

un certain Mr Charles Babbage a déjà inventé une machine similaire

au 19e siècle

1791-1871

1813-1834Difference

Engine

1834-1871

AnalyticalEngine

Leibniz

Torres y Quevedo


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Babbage et son ordinateur

++++

+

Difference Engine:

interdépendancedes registres de

mémoire

AnalyticalEngine:

séparation desorganes de mémoire

et des organes de calcul

mécanismede

communication


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nécessité d’un mécanisme de pilotage

+

instruction

instruction

instruction

instruction

instruction

instruction


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extension des possibilités de calcul

+

instruction

instruction

instruction

instruction

instruction

instruction

sélection d’opération

+ - / * …

op


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les programmes de Babbage

différents types de cartes-pogramme

alternative répétitive

Tous les éléments d’un langage de programmation


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la machine analytique

mémoire( “store” )

unité de calcul

( “mill” )


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réalisations partielles (1880-1910)par Henry Babbage, un fils de Charles Babbage

nombreà 29

chiffres

une partie de l’unité de calcul


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une programmeuse

Augusta Ada Byron, comtesse de Lovelace

1815-1852http://www.fourmilab.ch/babbage/sketch.html

Sketch of the

Analytical Engine Invented by Charles Babbage

By L. F. MENABREAof Turin, Officer of the Military Engineers

from the Bibliothèque Universelle de Genève, October, 1842, No. 82

With notes upon the Memoir by the TranslatorADA AUGUSTA, COUNTESS OF LOVELACE

Ada, première programmeuse de l’histoire


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Ada et Konrad ?


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Zuse KGZuse KG

1

2

3


les machines de Zuseles machines de Zuse1936 - 1945


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Versuchsmodell 1 [ aujourd‘hui Z1 ]

[ ZIB

]

[ HZ

]

[ HZ

]

dans la salle à manger des parents de Zuse


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Z1 charactéristiques (1938)

• processeur mécanique• 30.000 éléments métalliques• poids: 1 t• mémoire: 24 mots (22 bits)

flottants (mécanique)• 1 moteur d‘aspirateur• 4 opérations : + -* /• addition: 3 s

[HZ][ Z

IB ]

[ HZ

]

calculs peufiables !


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Zuse

HelmutSchreyer

comment construire une machine fiable ?

relais tubes électroniques

septembre 1939début 2e Guerre Mondiale


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memoire mécanique

bobine de film35 mm perforée

entiers 16 bit en technique

à relais

prototype OK


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invention

1939: Zuse enrôlé dans l‘armée

proposition de machine de chiffrementnous avons

d‘excellentes machines de chiffrement

aide de Schreyer

Zuse attaché à Henschel aéronautique

démo de la Z2

Zuse autorisé à construire une Z3

calculateurs de pilotage de processus S1

et S2


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achevé le 12 mai 1941

premier ordinateur à relais

UAL : 600 relais

mémoire:64 mots (22 bits) avec 1 relais / bit+ 300 relais pour

l‘adressage

+ - * /

séquenceur d‘instruction

racinecarrée


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Z3: positif / négatif

positif: négatif:

fonctionne correctement (5.3 Hz):addition: 3 cycles

multiplication: 16 cycles (3 s)racine carrée: 20 cycles

premier calculateurcomplètement automatique

piloté par programmeet programmable

calculant en nombres flottants

[Prof. Bauer]

pas de branchements conditionnels

boucles limitées


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Zuse Ingenieurbüro und Apparatebau


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Berlin sous les bombes

21 décembre 1943

1944

1592-1635

Wilhelm Schickard: son premier calculateur

est détruit (guerre de 30 ans)

Z1, Z2 détruites

Z3 détruite


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Versuchsmodell 4 (1942 - 1945)


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1945 : fuite de Berlin

Berlin

GöttingenHarz

Allgäu

Versuchsmodell 4 = V4

V4 = ? Vergeltungswaffe 4

Hinterstein

[Z, S.82]


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Z4 a survécu à la guerre

V4 Z4

V1 Z1 V2 Z2 V3 Z3

[ ZIB

]

[ ZIB

][ Z

IB ]


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Zuse KGZuse KG

1

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Zuse KGZuse KG1946 - 1964


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1950 - 1954 : Z4 louée à la ETH Zürich

Prof. Edouard Stiefel loue la Z4 pour 5 ans

30.000 CHF

capital initial de la Zuse KG

[ ZIB

]

Zuse avec la Z4 restaurée


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Z5 pour Leitz AG (Wetzlar)

25 - 50 operations / s

[ ZIB ][ HZ ]


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1955 : production industrielle

M9 : pour MITRA (Remington Rand)

Z11 : premier calculateur à relais produit en série

48 exemplaires

calculateur spécialisé dans les calculs d’optique, de géodésie, et d’actuariat

25 exemplaires


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le personnel de la ZUSE KG

avant 1960Zuse « Mädels »

[ HZ

]


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1956 : Z22 ordinateur électronique

400 tubes2400 diodes

mémoire de 8K-mots à 38 bits ferrite

conçu par le mathématicien Theodor FROMMEconstruit par Lorenz HANEWINKEL

56 exemplaires


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Z23 = Z22 en technologie transistors

1961

[ HZ

][ H

Z ]

[ HZ

]

98 exemplaires


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Z25 et Z64

table traçanteZ64

calculateuruniversel

Z25

• calculs scientifiques• pilotage de processus industriels


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ZUSE KG en 1964

1200 employés

251 ordinateurs livrésentre 1949 et 1969

[ KZ ]

[ H

Z ]


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1964 : Zuse quitte la Zuse KG

Zuse KG

Brown & Boveri Cie

Siemens


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Zuse KGZuse KG

1

2

3

conclusionconclusion4 conclusionconclusion

questions ouvertes


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Zuse, un homme célèbre

a-t-il échoué ?

a-t-il inventé l‘ordinateur ?


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est-ce que Zuse a échoué ?

• bon ingénieur, piètre administrateur de sociétés• a vécu au mauvais endroit, au mauvais moment• n’a reçu pratiquement aucune aide publique• a lui-même (ré)inventé un tas de technologies• n’a jamais abandonné• mais, pratiquement aucune reconnaissance internationale

... et si Zuse avait vécu aux USA ?


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est-ce que Zuse a inventé l‘ordinateur ?

Prof. Friedrich L. BAUER, commentant la Z3 :

Zuse a créé en 1941 le premier ordinateurqui était • complètement automatique,• piloté par programme,• programmable• basé sur de l‘arithmétique flottante

Eckert (1919-1995)Mauchly (1907-1980)

Atanasoff

1903-1995

Aiken

1900-1973

Mark I(1944)

ABC(1942)

ENIAC(1946)


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comparaison

Z3

ABC

MarkI

ENIAC

binaire

binaire

décimal

décimal

flottant

fixe

fixe

fixe

relais

tubes

relais

tubes

programmable

programmefixe

programmable

configurable

[Roja]

pas de branchementconditionnel



partiellementbranchementconditionnel

séparationmémoire etprocesseur

séparationmémoire etprocesseur

passéparationmémoire etprocesseur

passéparationmémoire etprocesseur


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Zuse âgé de 65 ans[

HZ

/ f

oto

s ]

Plankalkül


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sa dernière invention (1989-1995)

la tour hélicoïdalequi se construit elle-même

http://www.deutsches-museum.de/ausstellungen/kommunikation/informatik/filme/

application: tour d’éolienne

Helixturm


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références

[ HZ1 ] : la page web de Horst Zusewww.zuse.de

[ ZIB ] : archive en ligne de Zusewww.zib.de/zuse

tous les écrits de Zuse

l‘archive du fils de Zuse

[ KZ ] : Konrad Zuse : Der Computer - Mein LebenswerkSpringer, 1984

[ FD ] : Friedrich Christian Delius : Die Frau, für die ich den Computer erfandRowohlt, Berlin, 2009

[ HZ 2 ] : Horst Zuse : „Konrad Zuses Werk“+ DVD

[ Roja ] : Raúl Roja : „Konrad Zuse‘s Legacy: The Architecture of the Z1 and Z3“, in IEEE Annals of the History of Computing, n°2, 1997


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joyeux anniversaire, Konrad Zuse !

Mercide votre attention

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